Зайцев павел. распространение вирусных инфекций с точки зрения ф. Распространение вирусных инфекций с точки зрения физики и математики
 Скачать 1.39 Mb.
|
|
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя образовательная школа №11, г. Павлово 606107, Россия, Нижегородская обл., Павловский р-н, г. Павлово, ул. Трудовая, д. 73-б,тел./факс (883171)3-71-89  РНПК «Одиссея разума» ОТДЕЛЕНИЕ: ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЕ СЕКЦИЯ: ФИЗИЧЕСКАЯ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА НА ТЕМУ: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ФИЗИКИ И МАТЕМАТИКИ Автор: Зайцев Павел, 13лет Класс: 7 А МБОУ СШ №11 г. Павлово Руководитель: Трескова Марина Владимировна Учитель физики МБОУ СШ №11 г. Павлово m_bespalova@mail.ru 2022г., г. Павлово Оглавление1. Введение………………………………………………………………………...3 2. Теоретическая часть……………………………………………………………4 2.1 Пути передачи ОРВИ и гриппа………………………………………..4 2.2 Параметры объема легких……………………………………………..5 3. Практическая часть……………… 3.1 Определение жизненного объема легких с помощью медицинского прибора-спирографа…………………………………..……………..…….9 3.2 Определение дыхательного объема легких человека с помощью номограммы (для определения площади поверхности тела) 3.3 Определение жизненной емкости легких человека с помощью самодельного спирографа 3.4 Определение дыхательного объема легких человека с помощью воздушного шарика 3.5 Определение объема воздуха в кабинете физики……………………9 3.4 Расчет количества микробов, приходящихся на одного человека при вдохе…………..……………………………..……………………………14 3.5 Определение параметров, от которых зависит вероятность заражения человека вирусной инфекцией……………………………....14 4. Заключение...…………………………………………………………………..14 5. Литература…………………………………………………………………….15 6. Приложения…………………………………………………………………15 Введение Актуальность: Грипп является острой респираторной инфекцией, которая периодически распространяется в виде эпидемий, передающийся в основном воздушно-капельным путем. Ежегодно во время вспышек заболевания детские сады и школы закрываются на карантин. Поэтому осведомленность о симптомах этого заболевания, способах распространения, факторах, влияющих на вероятность заражения гриппом помогает своевременно начинать реабилитационные меры и минимизировать сложность протекания гриппа. Цель: Определение концентрации молекул в выдыхаемом и вдыхаемом учащимися воздухе в условиях школьного кабинета и вероятности распространения вируса гриппа среди учащихся одного класса. Задачи: Изучить пути передачи ОРВИ и гриппа Определить жизненный и дыхательный объём лёгких различными способами. Рассчитать количество молекул выдыхаемого воздуха и количество молекул гриппа, выдыхаемого и вдыхаемого учащимися Определить, люди какого пола более подвержены заболеванию данной инфекцией экспериментальным путём Сформулировать основные факторы, влияющие на вероятность распространения гриппа. Проанализировать и сравнить полученные результаты и сделать выводы Объект исследования: дыхательный объем легких человека. Гипотеза: вероятность распространения вируса гриппа среди учащихся одного класса возможно определить, рассчитав концентрацию молекул в выдыхаемом и вдыхаемом учащимися воздухе. 2. Теоретическая часть 2.1 Пути передачи ОРВИ и гриппа Заражение происходит воздушно-капельным путем (при кашле, чихании, разговоре с больным) реже через предметы обихода (посуду, полотенца и т.д.). Вирус гриппа, попадая на слизистую оболочку верхних дыхательных путей, нарушает ее защитную, повышает проницаемость стенок капилляров. В результате, в организм человека беспрепятственно могут проникать другие микроорганизмы. Поэтому грипп может спровоцировать развитие тяжелых осложнений, например - пневмония, бронхит. Существует реальная возможность заразиться гриппом от больного человека, просто дыша с ним одним воздухом. Интересно, что количество «выдыхаемых» вирусных частиц не зависит от степени выраженности болезни, т. е. от симптомов. От степени выраженности симптомов гриппа зависит концентрация частиц гриппа в полости носа, которые могут быть выброшены во время чиханья [7]. В наши дни советская наука располагает убедительным и бесспорным материалом, свидетельствующим о значении воздуха в распространении многих инфекций [8].
В комнатных условиях вирусы выживают недолго, но несколько часов вне человеческого (либо другого живого) организма он вполне может вынести. Так же грипп чувствителен к высоким температурам, сухости, химикатам, ультрафиолету, озону. После перенесенного гриппа формируется крепкий иммунитет к вирусу, вызвавшему заболевание. Повторные заболевания вызваны заражением вирусами новых видов. Инкубационный период гриппа зависит от различных факторов, таких как штамм, количество вирусных частиц, попавших в организм, устойчивость иммунитета человека и других. В среднем варьируется от 1 до 4 суток. При этом заразившийся человек является не только носителем полученной инфекции, но и ее распространителем. Особенно тяжелой является ситуация, если инкубационный период затягивается, поскольку в первые 48 часов после заражения заболевший наиболее активно распространяет возбудителя среди окружающих. Проходит грипп достаточно разнообразно, что зависит от большого количества факторов. В легких случаях многие из симптомов напоминают симптомы простуды. У взрослых грипп характеризуется внезапным острым началом. Среди основных самых частых симптомов заболевания специалисты называют: Повышение температуры; Появление кашля; Головные боли; Боли в мышцах; Боль в горле; Напряжение и болезненность глаз; Возникновение ринита; Слабость. Среди всех вышесказанных симптомов постоянна, только повышенная температура, остальные симптомы может возникать не в каждом случае болезни. При этом температура у заболевшего поднимается очень быстро, буквально за несколько часов она может достигнуть отметки 39 градусов, иногда достигая и 40. Такие скачки температуры являются выражением интоксикационных процессов и реакцией иммунного ответа организма человека. Также при гриппе температуры под воздействием жаропонижающих средств понижается лишь на некоторое время, спустя которое значения температуры вновь резко возрастают. 2.2 Параметры объема легких Объем легких-количество воздуха, проходящее через дыхательную систему за один дыхательный цикл. Это важный параметр, так как от него зависит насыщение внутренних органов и тканей кислородом. В среднем взрослый человек делает от 16 до 20 вдохов, при этом средний объем легких у взрослого мужчины достигает 6 литров (в среднем 4–5 литров), у женщины – 4 литра. Так же объём лёгких во многом зависит от индивидуальных особенностей: Телосложение. (У худых и высоких объем легких больше, чем у низких и коренастых); Масса тела. (Чаще всего у людей с ожирением, объем легких на 10–11% ниже.); Курение. (Табачный дым со временем уменьшает жизненный объем легких); Перенесенные или хронические заболевания дыхательной системы; Жизнь в условиях высокогорья. (У горцев объем легких больше, чем у людей проживающих); Пожилой возраст. (По мере старения объем легких постепенно уменьшается); Беременность. (При вынашивании ребенка матка давит на все внутренние органы, включая диафрагму, объем поступающего воздуха уменьшается.) Врачи оценивают несколько показателей объема легких: Жизненная емкость легких-она составляет примерно 3500 см3, однако, у спортсменов может быть увеличена на 1000–1500 см³. Самые развитые легкие при этом у пловцов. К примеру, ЖЕЛ олимпийского чемпиона Майкла Фелпса на пике карьеры был равен примерно 6500 см3; Ёмкость вдоха (IC) – сколько воздуха попало в легкие за один вдох. (дыхательного объема легких). составляет примерно 1000–1500 см³. Эти показатели замеряются с помощью специального прибора – спирометра. Это очень важно при оценке поражения легких, например, при раке. 3. Практическая часть 3.1 Определение жизненного объема легких с помощью медицинского прибора-спирографа
  3.1 Определение дыхательного объема легких человека с помощью номограммы (для определения площади поверхности тела)  Номограмма — графическое представление функции от нескольких переменных, позволяющее с помощью простых геометрических операций (например, прикладывания линейки) исследовать функциональные зависимости без вычислений. Значение дыхательного объема находят в точке пересечения прямой, соединяющей показатели веса (на шкале I) и частоты дыхания (на шкале III), со шкалой II. Цель. Определить площадь поверхности тела человека с помощью номограммы и рассчитать дыхательный объем легких по формулам V=2,5*0,001*S(девочки) V=2,0*0,001*S (мальчики) Оборудование: весы, ростомер, линейка, калькулятор, номограмма площади поверхности тела человека Ход эксперимента: Измерить массу человека Измерить рост человека По номограмме определить площадь поверхности тела человека Рассчитать дыхательный объем легких    Результат занесём в таблицу.
Объем легких мальчиков больше, так как вес и рост мальчиков больше, чем девочек, а значит и количество вдыхаемого воздуха в легкие больше и это приводит еще более частому захвату при вдохе молекул, побывавших в легких других людей. Значит, мальчики более уязвимы вирусным заболеваниям. 3.3 Определение жизненной емкости легких человека с помощью самодельного спирографа Цель эксперимента: определить жизненный объем легких человека Приборы и материалы: самодельный спирограф (бутылка с водой 5л, таз с водой, измерительные стаканы, трубка) Порядок выполнения эксперимента: 1. Наполнить бутылку водой, закрыть крышкой 2. Налить в таз воды 3. опустить горлышком вниз бутылку в таз, аккуратно открутить пробку под водой 4. Аккуратно подсунуть резиновую трубку в бутылку 5. сделать глубокий вдох и максимально выдохнуть в трубку воздух. 6. Отметить уровень воды 7. Измерить с помощью измерительных стаканов объем воды. Вычислить жизненную емкость легких.   V=5л-1,75л=3,25л 3.4 Определение дыхательного объема легких человека с помощью воздушного шарика Цель эксперимента: определить один из важнейших параметров организма человека-дыхательный объем легких. Приборы и материалы: воздушный шар, измерительная лента, калькулятор Ход исследования: Надуть круглый воздушный шарик за 10 спокойных выдохов. Измерить длину окружности самого большого сечения, вычислить радиус шарика и рассчитали его объем по формуле:  .Вычислилить дыхательный объем своих легких: Vдых.= Vш/10. Надуть шарик еще два раза и вычислить среднее значение дыхательного объема своих легких: Vдых.ср.= (V1+V2+V3)/3.
   3.5 Определение объёма воздуха в кабинете физики 1. V=a∙b∙c Так как воздух — это смесь газов (азота, кислорода, углекислого газа и других). А также из-за испарения в воздухе всегда присутствуют молекулы воды. Заражение в основном происходит воздушно-капельным путем (при кашле, чихании, разговоре с больным). Сколько молекул воды вдохнем, если при одном вдохе получили 1, 0 л воздуха? Считать, что в нем содержится 1 капля воды. Решение: Диаметр одного атома равен: Dа=10^(-10) м Диаметр молекулы воды равен: Dв=3*10^(-8)см3 Пусть каждая молекула воды при плотной упаковке молекул занимает объем V1=Dв Объем капли: V=1(см^3) N=V/V1-количество молекул воды в одной капле N=(1 см^3)/(3*10^(-8) см^3)≈3,7*10^22 молекул Подсчитано, что средней влажности воздуха 60 % в 1л воздуха содержится 2,7*10^22 молекул. Перевести объём кабинета из м3 в литры V кабинета = 6м*7м*3м=126 м^3=126000л N=126000л *2,7*10^22молекул=3,4*10^27 молекул – столько молекул воды содержится в кабинете физики На каждого ученика приходится N/25 молекул воды=0,136*10^27 молекул воды . Каждому ученику, находящемуся в кабинете достанется более 13833 микробов. Заключение Таким образом, согласно поставленным задачам и цели, я изучил теоретический материал о распространении гриппа, определил дыхательный объем легких, рассмотрел способы определения дыхательного объема легких человека, провела расчеты выдыхаемого количества молекул в воздухе. Я также пришла к выводу, что вес и рост мальчиков больше, чем девочек, а значит и объём лёгких мальчиков больше, значит и количество вдыхаемого воздуха в легкие больше и это приводит к захвату большего количества молекул при вдохе, побывавших в легких других людей. Следовательно, можно предположить, что мальчики более уязвимы заражению воздушно-капельным путем. Моя гипотеза нашла подтверждение: вероятность распространения вируса гриппа среди учащихся одного класса можно оценить, рассчитав концентрацию молекул в выдыхаемом и вдыхаемом учащимися воздухе. В период вспышки заболевания по возможности необходимо избегать контакта с больными и и мест большого скопления людей, проводить влажную уборку с дезинфицирующими средствами, при чихании и кашле прикрывать рот и нос салфеткой и тщательно мыть руки. Меры по противодействию распространения гриппа в МБОУ СШ №11: Обеспечение контроля температуры тела всех сотрудников и учащихся школы бесконтактным способом; Учащиеся и работники школы с признаками заболевания не допускаются к образовательному процессу Широкое информирование учащихся по вопросам профилактики гриппа и ОРВИ, в том числе, преимуществах вакцинопрофилактики В учебных кабинетах, в том числе в кабинете физики, установлены бактерицидные рециркуляторы, обеззараживатели воздуха В соответствии с установленным графиком проводятся кварцевание кабинетов, проветривание, влажная уборка с использованием дезинфицирующих средств.  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||